重型柴油车NOx排放因子与其浓度相关性研究

重型柴油车排放的NO_x污染物对环境空气质量影响较大,受排放标准、排放控制技术水平、检测方法、驾驶工况等众多因素的影响,当前较难整体评估在用重型柴油车的实际排放状况.本研究首先通过发动机排放台架试验及实际道路排放(PEMS)循环试验,探究了重型柴油车NO_x排放因子与NO_x平均浓度之间的内在联系;其次,研究了远程监控有效数据筛选规则,提出了一种基于NO_x日均浓度评估远程监控重型柴油车NO_x排放因子的方法.结果表明：重型柴油车发动机排放台架、PEMS循环试验的NO_x排放因子均与NO_x平均浓度呈较强相关性,相关系数(R²)为0.99.通过远程监控平台监测数据验证了重型柴油车的NO_x排放因子与NO_x日均浓度有一定相关性,R²高于0.9(p<0.01).因此,可用重型柴油车排放的NO_x日均浓度来表征整车污染物排放情况.研究显示,安装...     

重型天然气车实际道路排放特征与机理研究

为掌握重型天然气车在实际道路行驶过程中的排放特性,使用便携式车载排放测试系统(PEMS)对2辆国Ⅴ重型天然气车(简称“国Ⅴ车辆”)和2辆国Ⅵ重型天然气车(简称“国Ⅵ车辆”)进行实际道路排放测试,分析了CO和NO_x的排放特征和不同工况下的排放因子. 结果表明:①国Ⅴ车辆在3种代表性道路类型(市区路、市郊路、高速路)下CO和NO_x的高排放区主要分布在中低速区域的加速阶段,而国Ⅵ车辆CO和NO_x的高排放区在市区和市郊路上主要集中在速度大于30 km/h区间,在高速路两种污染物的高排放区分布较为零散. ②根据MOVES模型划分机动车比功率区间(VSP Bin)后发现,国Ⅵ车辆在Bin 11~Bin 18区间,CO和NO_x排放速率基本稳定且处于较低水平;在Bin 21~Bin 28区间,CO和NO_x排放速率均随VSP的增加而逐渐升高. ③国Ⅴ车辆综合工况下CO和NO_x排放因子分别为国Ⅵ车辆的1.1~3.9和3.3~8.2倍,其中,在市区路分别为3.0~25.0和11.3~30.2倍. ④国Ⅴ车辆的NO₂/NO_x(浓度比,下同)远高于国Ⅵ车辆,且在高速路国Ⅴ和国Ⅵ车辆的NO₂/NO_x均最低. 此外,对比不同研究的测试结果发现,本研究国Ⅵ车辆的CO和NO_x排放因子高于其他研究中国Ⅵ重型柴油车. 研究显示,国Ⅵ车辆的CO和NO_x排放因子均低于国Ⅴ车辆,且在市区路下与国Ⅴ车辆差距更明显,因此,推广使用国Ⅵ天然气车,逐步淘汰采用稀薄燃烧技术的天然气车,能有效减少NO_x的排放.      

国3重型柴油车在实际道路行驶中的气态污染物排放

利用SEMTECH-DS便携式排放测试系统(PEMS),在采用高压共轨和废气再循环系统(EGR)2种技术的国3重型柴油车上开展了实际道路的气态污染物排放测试,对比了2种技术下重型柴油车在实际道路行驶中氮氧化物(NO_x)和总碳氢(THC)在各速度区间内的排放强度、综合排放因子及瞬时φ(NO_x). 结果表明:采用高压共轨技术的重型柴油车在除>10～20 km/h外的各速度区间内的NO_x和THC平均排放强度均低于采用EGR技术的重型柴油车. 采用高压共轨技术的重型柴油车φ(NO_x)平均值较低,但瞬时峰值较高;采用EGR技术的φ(NO_x)平均值较高,但瞬时峰值较低.      

基于随机森林的开封市重型柴油车NOx排放总量估算模型

近年来,在相关法律文件的推动下,监控平台技术得到发展与应用,有助于准确、实时获取海量实车行驶和排放数据,为建立机动车排放清单提供了重要数据基础.基于此背景,本文依托河南开封重型柴油车远程监控平台排放大数据,考虑了中观尺度上的活动因子分布特征及活动因子的影响权重,利用随机森林回归模型对重型柴油车污染物排放量预测方法进行研究.结果表明：①开封市重型柴油车行驶工况呈Ω型分布,而且随着发动机排量的增大,工况范围有逐渐缩小的趋势,且重型柴油车有20%的时间行驶在怠速区域和至少40%的时间行驶在中低转速区域.②在样本车中,在活动因子影响程度占比排序方面,有超过80%的柴油车将车速排在首位,其次分别是SCR床温、废气流量、发动机转速、燃料流量.③NO_x排放总量估算模型计算的6种典型排量下的重型柴油车NO_x排放总量与实际排放总量相比,误差不超过25%,能够满足实际需求.     

WLTC循环下汽油车氨排放影响因素分析

为研究WLTC（worldwide light-duty test cycle,全球轻型汽车驾驶循环）循环下常规污染物和行驶工况对汽油车NH₃排放的影响,选定一辆满足国Ⅴ排放标准、配备TWC（three way catalyst,三元催化器）尾气后处理装置的轻型汽油车,测定其在WLTC循环下CO₂、CO、NO_x和NH₃的摩尔排放量.结果表明:CO、NO_x与NH₃排放的线性相关系数分别为0.626和0.321.NH₃高排放的出现除了伴有CO的高排放外,还需车辆具有高速和持续的正向加速度.用配备TWC尾气后处理装置前、后NO_x排放量的差值表示NO_x的转化量发现,NO_x的高转化量并不一定对应NH₃的高排放量,在循环后期大量产生的NO_x会抑制NH₃的排放.由于VSP（vehicle specific power,比功率）能综合反映行驶工况,研究行驶工况对NH₃排放的影响时主要分析VSP与NH₃之间的关系,通过VSP聚类方法将VSP划分为不同区间,得出当VSP Bin（vehicle specific power bin,比功率区间）大于0时,基于CO₂的NH₃排放基本呈随VSP Bin增大而增加的规律,并且基于CO₂的NH₃排放量最大值对应的VSP Bin为持续正向加速工况.研究显示,常规污染物中CO和NO_x对NH₃的排放会产生不同程度的影响,加速度作为行驶工况的表征参数之一会直接或通过影响CO和NO_x的排放间接影响NH₃的生成.      

传动比对汽车实际行驶排放试验动力学特性与排放的影响

为研究传动比对轻型车CO₂、CO、PN、NO_x排放以及动力学参数的影响,选择4辆7挡干式双离合变速器轻型车作为试验车辆在相同道路上进行实际行驶排放(real driving emission,RDE)试验,依据传动比对数据进行划分. 结果表明:①随着传动比、相对正加速度(relative positive acceleration,RPA)的升高,CO₂、CO、NO_x排放因子以及未装汽油机颗粒捕集器(gasoline particulate filter,GPF)车辆的PN排放因子均呈增加趋势. 其中,CO₂、CO、PN (未装GPF)的排放因子与传动比的相关系数平均值分别为0.963、0.933、0.949,与RPA的相关系数平均值分别为0.971、0.955、0.975,均呈显著正线性相关;NO_x排放因子与传动比、RPA的相关系数平均值分别为0.567、0.543,相关性均较弱. ②以传动比作为变量的轻型车排放因子分析方法表明,随着传动比的升高,单位里程中发动机的工作循环与排放次数均增加,CO₂与污染物排放因子呈增加趋势,这解释了CO₂、CO、PN (未装GPF)、NO_x的排放因子均与传动比呈正线性相关的原因. ③RPA与传动比的相关系数平均值为0.953,二者呈显著正线性相关. v·a_pos_[95](车速与大于0.1 m/s2正加速度乘积的第95个百分位)与传动比的相关系数平均值为?0.487,呈负线性相关,且相关性较弱. 增加低速挡使用时间,RPA呈升高趋势,v·a_pos_[95]呈降低趋势,可远离行程无效判定界限,从而提高RDE试验动力学检验通过几率. 研究显示,传动比、RPA与CO₂、CO、PN (未装GPF)的排放因子均呈显著相关,借助调节传动比对碳和污染物排放进行控制,为减少汽车实际行驶排放提供了新的途径.      

中国重型柴油车后处理技术研究进展

我国柴油车（尤其是重型柴油车）污染问题突出,亟须重点控制.为此,对我国重型柴油车后处理技术的主要研究进展进行了综述与展望.结果显示:我国自柴油车国Ⅳ标准实施以来,后处理技术已经成为柴油车尾气污染控制的必备技术.目前发展出的主要后处理技术包括用于控制CO和HC排放的柴油机氧化催化剂（DOC）、用于控制PM排放的柴油颗粒捕集器（DPF）、用于控制NO_x排放的选择性催化还原技术（SCR）.我国国Ⅳ和国Ⅴ阶段主要采用SCR技术路线控制重型柴油车污染排放,而国Ⅵ阶段严苛的标准要求为柴油车污染物排放控制带来巨大挑战,需要将多种后处理技术进行耦合,并且需要将后处理系统与发动机系统进行融合.除柴油车新车外,我国在用柴油车也需要有针对性地开展污染治理,主要涉及NO_x和PM高效协同减排技术和排放在线监管技术.      

基于典型城市隧道观测的机动车排放年际变化与控制政策评估

为探究典型城市机动车污染物排放特征和年际变化,分别于2017年、2019年和2021年在天津城市隧道开展机动车污染物排放观测研究,并对交通排放政策控制效果进行量化评估.结果表明,2021年天津市混合车队的NOx、CO和PM_2.5平均排放因子分别为(30.1±4.2)、(316.4±23.9)和(6.9±1.5) mg·km-1·辆-1,比2019年分别降低了51.2%、22.3%和17.9%,比2017年分别降低了62.3%、33.0%和25.8%.污染物排放呈明显的日变化特征,0:00—5:00时段车队平均排放因子显著高于白天,这与柴油车占比高度相关.通过最小二乘法线性回归分析发现,2021年观测期间隧道内柴油车NOx、CO和PM_2.5平均排放因子分别为403.7、1597.4和112.8 mg·km^-1·辆^-1,分别是汽油车排放因子的18.4、5.3和34.2倍.基于排放因子年际变化的政策评估分析表明,老旧车淘汰政策对NO_x、CO和PM_2.5减排分别贡...     

重型柴油车污染物排放因子测量的影响因素

为了调查我国重型柴油车排放污染物的基本水平,确定CO、HC、NO_x和颗粒物等污染物的排放因子,利用满足国Ⅲ排放标准的重型柴油车,分别采用PEMS(portable emission measurement system,车载排放测试系统,由便携式SEMTECH-DS型气态污染物排放测量设备和DMM颗粒物排放测量设备组成)及满足法规排放测量要求的重型车整车底盘测功机方法,研究了不同负载(0%、50%、100%及120%)和2种测试工况对重型车排放因子测量的影响. 结果表明:过载(120%负载)下NO_x和颗粒物等排放因子均比零负载下高出近90%;在平均车速较低、怠速时间长的VECC工况下,气态污染物、颗粒物的排放因子比平均车速高、怠速时间短的C-WTVC工况高出30%左右;PEMS系统和重型车底盘测功机系统所测气态污染物排放因子的相关性较好,但DMM颗粒物排放测试设备与重型车整车底盘测功机所测的颗粒物排放因子相差可达50%左右.      

中国分省道路交通二氧化碳排放因子

基于本地化的综合移动源排放模型（Motor Vehicle Emission Simulator,MOVES）模型模拟典型机动车的CO₂排放因子,并建立排放因子与速度变化关系的评估方程,结合各省路网平均速度与区域电网排放因子核算中国31个省份分车型的CO₂排放因子.同时,综合考虑载客汽车的载客量和客座率,载货汽车的载重量和载货率,建立各省单位客运,货运周转量的机动车CO₂排放因子库.结果表明,各类机动车的平均CO₂排放因子分别为：柴油公交车0.880kgCO₂/km,重型货车0.877kgCO₂/km,电动公交车0.676kgCO₂/km,中型货车0.508kgCO₂/km,轻型货车0.374kgCO₂/km,柴油小客车0.227kgCO₂/km,微型货车0.216kgCO₂/km,汽油小客车0.203kgCO₂/km,电动小客车0.108kgCO₂/km,摩托车0.062kgCO₂/km.车辆满载时,柴油公交车和电动公交车的人均CO₂排放量比汽油小客车分别降低了63%和73%,电动小客车的人均CO₂排放量较汽油和柴油小客车分别下降了46%和51%.较高的机动车保有量,频繁的道路拥堵导致上海,北京和重庆等市的机动车CO₂排放因子相对较高.倡导公共交通,提高客座率,降低私家车使用频率,推广纯电动汽车并通过减少道路拥堵以提高车速是降低道路交通CO₂排放量的有效途径.     

CO2 emission reduction for Japanese petrochemicals

Energy efficiency in the Japanese industry is one of the highest in the world. As a consequence, reduction of CO₂ emissions is considered to be difficult and costly. However little attention has been paid as of yet to changes related to so-called non-energy use of fossil fuels. The analysis in this paper suggests that a large number of options exist for emission reduction in the Japanese petrochemical industry. This includes the introduction of biomass feedstocks, the introduction of new catalytic production processes, and changes in waste handling. The use of bioplastics and the use of CO₂ feedstocks seem costly options for GHG emission reduction that should not be applied on the short term. Japanese GHG emissions can be reduced by 7.7% if the optimal set of emission mitigation options is applied. About 60 Mt emission reduction (4.9%) can be achieved by changes on the supply side, another 35 Mt emission reduction (2.8%) can be achieved by changes in waste management. While changes in waste management can be implemented before 2010, biomass introduction on the supply side will probably require a longer lead-time. About half of the emission reduction is cost–effective, but will require further technology development. The other half can be achieved at a cost level of 10,000 yen/t CO₂ (80 US$/t CO₂). The latter part is based on proven technology that is currently not cost–effective.     

柴油/甲醇组合燃烧尾气中甲醛的检测

利用气相色谱分析技术检测了柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)尾气中的非常规排放物--甲醛.通过对不同采样方法和采样条件的比较,设计了采样系统,确定了用吸收液吸收的方法采集尾气中的甲醛.利用尾气中的甲醛与2,4-二硝基苯肼(DNPH)酸性饱和溶液反应生成甲醛腙的特性,通过检测甲醛腙的浓度来检测尾气中的甲醛含量.应用本方法检测一台采用DMCC燃烧模式的发动机尾气,结果表明,该方法可准确测量其尾气中的甲醛浓度.检测数据显示,当发动机运行DMCC燃烧模式时,相同转速下同一负荷时喷醇量越大,尾气中甲醛浓度越多;在相同的甲醇对柴油的替代率条件下,负荷越低尾气中甲醛浓度越高.     

提高柴油/甲醇组合燃烧尾气排放质量的研究

对原机、柴油/甲醇组合燃烧,以及带氧化催化转化器的柴油/甲醇组合燃烧3种情况下的尾气排放进行了比较和研究.针对柴油/甲醇组合燃烧可以使NOx、烟度大幅度下降,但同时PM、CO和HC的排放浓度与原机相比反而增加的现状,通过加装氧化催化转化器,对废气进行处理后,发现HC、CO和PM排放明显减少.与原机相比,不仅可以实现大幅度降低NOx,而且PM排放也有较大幅度下降.采用透射电子显微镜观察发现,与原机相比,柴油/甲醇组合燃烧的PM排放中干炭烟(DS)减少,但是可溶有机物(SOF)增加.经过氧化催化转化器处理后,尾气的PM中大量SOF和HC化合物被消除,致使PM的质量明显减少.     

中国农业土壤N2O排放量估算

采用针对农业土壤痕量气体排放估算开发的、基于N2O的产生、传输和消耗机理的反硝化分解模型(DNDC模型),在建立的有关中国气候、农业土壤和农业生产的分县数据库基础上,估计了我国目前农业土壤N2O的排放量,并分析了气候变化和农业耕作措施对全国N2O排放的影响.结果表明,中国农田土壤的N2O排放总量为0.31(0.18-0.44)Tg(N)·a-1,化肥使用量的变化对N2O排放量的影响最大.     

燃气发动机瞬态工况下NOx排放特征

NO_x排放控制是发展燃气汽车的核心问题.为获得增压中冷燃气发动机瞬态工况NO_x的排放特征,实验选取了6MK375N-50增压中冷燃气发动机,研究了不同转速、转矩、进气流量、进气温度及湿度对NO_x排放的影响.试验结果表明NO_x的排放随着转速的增加先升高后减缓,转速为1400 r·min-1时NO_x排放最高,转矩的增加也会使NO_x排放增加,随着进气流量的增加,NO_x排放量先增加后稳定,进气流量为180 kg·h~(-1)时NO_x排放最高,进气温度对NO_x排放也有直接影响,进气温度为31℃时NO_x排放最高,随着进气湿度的增加,NO_x排放水平降低,对试验结果的双因素方差分析得到,各影响因素对NO_x的排放影响均非常显著.对1400 r·min-1下各个工况对应NO_x进行拟合,变化规律符合公式y=a-b×ln(x+c).     

长春市餐饮源PM2.5和VOCS排放清单

采用自下而上的四种不同清单编制方法（以人口、就餐次数、用油量和灶头为核算基准）,评估了长春市辖区2014年不同餐饮活动（家庭餐饮、社会餐饮和食堂餐饮）的大气污染物PM_2.5和VOC_S的排放量,编制了餐饮源大气污染物PM_2.5和挥发性有机物（VOC_S）排放清单,并分析了餐饮源排放的时空分布特征.结果表明：2014年长春市辖区餐饮源PM_2.5总排放量183~770t,VOC_S总排放量9~586t;长春市辖区餐饮源PM_2.5和VOC_S的最大排放源是家庭餐饮,其贡献率分别为74%~81%和28%~78%,食堂餐饮的贡献率分别为8%~22%和3%~26%,社会餐饮的贡献率分别为2%~17%和2%~69%;排放强度空间分布表明,长春市辖区餐饮源污染物在排放区域上：朝阳区 > 南关区 > 绿园区 > 二道区 > 宽城区 > 双阳区;时间变化特征显示,日变化峰值为07：00~08：00,11：30~12：30,18：00~20：00;周变化中周三、周六和周日排放量较大;季节变化中,冬季排放强度高于其他季节,其中十二月份贡献率最大（9.98%）;不同方法计算的大气污染物排放清单中,以人口为基准的不确定性最大,VOC_S的不确定性为302%,以用油量为基准的不确定性最小,PM_2.5和VOC_S的不确定性分别为31%和61%,可以作为区域餐饮源大气污染物清单推荐方法.未来的工作将侧重于典型餐饮源本地排放因子的测定,从而有效减少排放清单的不确定性.     

流化床焚烧含盐苯胺废液的NOx排放特性

在流化床焚烧实验装置上进行含盐苯胺(C6H5NH2)废液的焚烧实验研究,用IMR-IMR2800P废气分析仪对焚烧尾气成分进行了在线监测,考察了焚烧工艺条件对NOx排放浓度的影响规律.结果显示:采用分级燃烧工艺和提高焚烧温度,可以降低NOx浓度;增大进料速率却导致NOx排放浓度的增加.当过剩空气系数(α)低于1.0时,NOx排放浓度随着α的增大急剧上升;大于1.1时,NOx排放浓度随α增加而减小.苯胺废液高温焚烧时添加氯化钠能降低NOx排放.     

铁矿石烧结NOx排放的实验和数值模拟

为了探明铁矿石烧结过程中影响氮氧化物排放的主要因素,采用烧结杯实验和数值模拟方法对铁矿石烧结过程中的氮氧化物排放进行了研究,实验通过变化焦炭配比和二元碱度,分析了不同焦炭配比和碱度下焦炭氮转化率.结果发现,焦炭对氮氧化物的还原作用比较大,焦炭质量分数每提高0.5%,则焦炭氮转化率减少3%左右,而碱度的作用主要体现在烧结矿的下层,在烧结床下层,应适量添加熟石灰.将焦炭颗粒按照粒径分为粘附颗粒和核心颗粒,通过建立制粒模型,对3个工况的氮氧化物排放进行了分析.烧结程序计算结果说明,粘附层的成分对焦炭氮转化率的影响也是比较大的,如果粘附层含有较多的矿石,则会降低氮氧化物和焦炭的气化反应,减少NO_x还原.     

城市能源碳排放估算方法探究

作为目前世界上最大的碳排放国家,中国在2015年巴黎气候变化大会上做出承诺,到2030年碳排放量要达到峰值并且单位GDP排放要在2005年水平上下降60%～65%.但现阶段中国碳排放数据主要集中在省级和国家层面,城市作为碳减排措施实施的主要区域,由于基础数据缺乏,长久以来没有完整的碳排放清单.为解决这一问题,本文构建了一套城市级CO_2排放估算方法.该方法从各省能源平衡表(EBT)出发,采取从省级到市级的比例分配方法,选取最为贴近城市碳排放的指标数据,对42个地级市2012年的能源消费型碳排放情况进行估算,并与中国高分辨率碳排放数据(CHRED)进行对比,发现差异均在10%以内,验证了该方法的准确性.同时揭示了此类自上而下的估算方法所带来的区域性差异,并且进一步分析了采用不同来源的化石燃料的排放因子所可能导致的不确定性,建议之后的研究在进行中国城市碳排放核算时采取最恰当的本地化化石燃料排放因子.本文为获得在时间尺度和空间尺度上均连续的中国城市碳排放数据提供了参考方法和合理思路,也能为在城市层面制定科学的碳减排措施提供可靠的数据支撑.     

十六烷值对甲醇/生物柴油排放污染物影响的试验研究

在186F柴油机上进行了台架试验,测定了柴油机燃用十六烷值分别为46、50、55的甲醇/生物柴油的排放污染物及燃油消耗.考察了十六烷值对柴油机燃烧甲醇/生物柴油的排放污染物、经济性的影响.结果表明:在标定工况时,当甲醇/生物柴油的十六烷值为46、50、55时,NOx浓度分别为155×10-6、142×10-6、135×10-6;烟度分别为3.4、2.3、3.0;HC浓度分别为89×10-6、193×10-6、284×10-6;CO浓度分别为0.5%、0.8%、1.2%.随着甲醇/生物柴油十六烷值的增加,柴油机排放污染物中的NOx浓度和烟度降低,但HC和CO浓度增加.甲醇/生物柴油的十六烷值不能过高,否则会使柴油机排放污染物急剧增加.